Глава 19. Порядок расчета обеспечения пожарной безопасности людей

Настоящий метод устанавливает порядок расчета уровней обеспечения пожарной безопасности людей и вероятность воздействия опасных факторов пожара на людей, а также обоснование требований к эффективности систем обеспечения пожарной безопасности людей.

Сущность метода заключается в следующем:

• показателем оценки уровня обеспечения пожарной безопасности людей на объектах является вероятность предотвращения воздействия (Р_В) опасных факторов пожара (ОФП);

• вероятность предотвращения воздействия ОФП определяют для пожароопасной ситуации, при которой место возникновения пожара находится на первом этаже вблизи одного из эвакуационных выходов из здания (сооружения).

Вероятность предотвращения воздействия ОФП (Р_В) на людей, находящихся на объекте, вычисляют по формуле

Р_В = 1 – Q_В, (19.1)

где Q_В − расчётная вероятность воздействия ОФП на отдельного человека в год.

Уровень обеспечения безопасности людей при пожарах отвечает требуемому, если

Q_В ≤ , (19.2)

где − допустимая вероятность воздействия ОФП на отдельного человека в год. Допустимую вероятность принимают в соответствии со стандартом равной 10^-6.

Вероятность Q_В вычисляют для людей в каждом здании (помещении) по формуле

Q_В =Q_П (1 – P_Э)·(1 – P_П.З.), (19.3)

где Q_П − вероятность пожара в здании в год;

P_Э − вероятность эвакуации людей;

P_П.З. − вероятность эффективной работы технических решений противопожарной защиты.

Вероятность эвакуации (Р_Э) вычисляют по формуле

P_Э = 1 – (1 – P_Э.П.) (1 – P_Д.В.), (19.4)

где Р_Э.П. − вероятность эвакуации по эвакуационным путям;

P_Д.В. − вероятность эвакуации по наружным эвакуационным лестницам, переходам в смежные секции здания.

Вероятность Р_Э.П. вычисляют по зависимости

P_Э.П. = , (19.5)

где τ_бл − время от начала пожара до блокирования эвакуационных путей в результате распространения на них ОФП, имеющих предельно допустимые для людей значения, мин; t_p − расчётное время эвакуации людей, мин; τ_Н.Э. − интервал времени от возникновения пожара до начала эвакуации людей, мин.

Расчётное время эвакуации людей из помещений и зданий устанавливается по расчету времени движения одного или нескольких людских потоков через эвакуационные выходы от наиболее удаленных мест размещения людей.

При расчёте весь путь движения людского потока подразделяется на участки (проход, коридор, дверной проем, лестничный марш, тамбур) длиной ℓ_i и шириной δ_I. Начальными участками являются проходы между рабочими постами, оборудованием, рядами кресел и т.п.

При определении расчётного времени длина и ширина каждого участка пути эвакуации принимаются по проекту. Длина пути по лестничным маршам, а также по пандусам измеряется по длине марша. Длина пути в дверном проеме принимается равной нулю. Проём, расположенный в стене толщиной более 0,7 м, а также тамбур следует считать самостоятельным участком горизонтального пути, имеющим конечную длину ℓ_i.

Расчётное время эвакуации людей (t_p) следует определять как сумму времени движения людского потока по отдельным участкам пути, по формуле

t_p = t₁ + t₂ + t₃ +….+ t_i , (19.6)

где t₁ − время движения людского потока на первом (начальном) участке, (мин.); t₂, t₃, t_i − время движения людского потока на каждом из следующих после первого участка пути, (мин.).

Время движения людского потока по первому участку пути t₁, (мин.), вычисляют по формуле

t₁ = , (19.7)

где ℓ₁ − длина первого участка пути, м;

V₁ − значение скорости движения людского потока по горизонтальному пути на первом участке, определяется по таблице 19.1 в зависимости от плотности D (м²/м²).

Плотность людского потока D на первом участке пути вычисляют по формуле

D₁ = , м²/м², (19.8)

где N₁ − число людей на первом участке, чел.;

f − средняя площадь горизонтальной проекции человека, м² (взрослого в домашней одежде – 0,1; взрослого в зимней одежде – 0,125; подростка − 0,07);

δ₁ − ширина первого участка пути, м.

Скорость V₁ движения людского потока на участках пути, следующих после первого, принимается по таблице 19.1 в зависимости от значения интенсивности движения людского потока по каждому из этих участков пути, которое вычисляют для всех участков пути, в том числе и для дверных проемов, по формуле

q_i = , (19.9)

где δ_i, δ_i–1 − ширина рассматриваемого i-го и предшествующего ему участка пути, м;

q_i, q_i–1 − значения интенсивности движения людского потока по рассматриваемому i-му и предшествующему участкам пути, м/мин; q_i = q₁ – значение интенсивности движения людского потока на первом участке пути, определяемое по таблице 19.1 и по значению D_i, установленному по формуле (19.8).

Таблица 19.1

Примечание. Табличное значение интенсивности движения в дверном проеме при плотности потока 0,9 и более, равное 8,5 м/мин., установлено для дверного проема шириной 1,6 м и более, а при дверном проеме меньшей ширины интенсивность движения следует определять по формуле q = 2,5 + 3,758.

Если значение q₁, определяемое по формуле (19.9), меньше или равно значению q_max, то время движения по участку пути:

t_i = , (19.10)

при этом значения q_max следует принимать равными: для горизонтальных путей − 16,5 м/мин; для дверных проемов − 19,6 м/мин; для лестницы вниз − 16 м/мин; для лестницы вверх − 11 м/мин.

Если значение q_i, определённое по формуле (19.9), больше q_max, то ширину δ_i данного участка пути следует увеличивать на такое значение, при котором соблюдается условие

q_i = q_max. (19.11)

При невозможности выполнения условия (19.11) интенсивность и скорость движения людского потока по участку пути i определяют по таблице 19.1, при значении D = 0,9 и более. При этом должно учитываться время задержки движения людей из-за образовавшегося скопления.

При слиянии в начале участка i двух и более людских потоков (рис. 19.1) интенсивность движения q_i, вычисляют по формуле

q_i = , м/мин, (19.12)

где δ_i − ширина рассматриваемого участка пути, м;

δ_i-1 − ширина участков пути слияния, м;

q_i-1 − интенсивность движения людских потоков, сливающихся в начале участка i, м/мин.

Если значение q_i, определенное по формуле (19.12), больше q_max, то ширину δ_i данного участка пути следует увеличивать на такую величину, чтобы соблюдалось условие (19.11). В этом случае время движения по участку i определяется по формуле (19.10).

Время τ_бл вычисляют путем расчёта значений допустимой концентрации дыма и других ОФП на эвакуационных путях в различные моменты времени.

Допускается время τ_бл принимать равным необходимому времени эвакуации τ_н.б..

Рис. 19.1. Слияние людских потоков

Необходимое время эвакуации рассчитывается, как произведение критической для человека продолжительности пожара на коэффициент безопасности. Предполагается, что каждый опасный фактор воздействует на человека независимо от других.

Критическая продолжительность пожара для людей, находящихся на этаже очага пожара, определяется из условия достижения одним из ОФП в поэтажном коридоре своего предельно допустимого значения. В качестве критерия опасности для людей, находящихся выше очага пожара, рассматривается условие достижения одним из ОФП предельно допустимого значения в лестничной клетке на уровне этажа пожара.

Расчет τ_бл производится для наиболее опасного варианта развития пожара, характеризующегося наибольшим темпом нарастания ОФП в рассматриваемом помещении. Сначала рассчитывают значения критической продолжительности пожара t_кр по условию достижения каждым из ОФП предельно допустимых значений в зоне пребывания людей (рабочей зоне); по повышенной температуре, по потере видимости, по пониженному содержанию кислорода, по каждому из газообразных токсических продуктов горения.

Из полученных в результате расчётов значений критической продолжительности пожара выбирается минимальное:

t_кр = min . (19.13)

Необходимое время эвакуации людей t_н.б из рассматриваемого помещения рассчитывают по формуле

t_н.б. = , мин. (19.14)

При расположении людей на различных по высоте площадках необходимое время эвакуации следует определять для каждой площадки.

Свободный объём помещения соответствует разности между геометрическим объемом и объемом оборудования или предметов, находящихся внутри. Если рассчитать свободный объем невозможно, допускается принимать его равным 80 % геометрического объёма.

При наличии в здании незадымляемых лестничных клеток, вероятность для людей, находящихся в помещениях, расположенных выше этажа пожара, вычисляют по формуле

Q_В = Q_П (1 – Р_П.З.). (19.15)

Вероятность эвакуации людей Р_ДВ по наружным эвакуационным лестницам и другими путями эвакуации принимают равной 0,05 − в жилых зданиях; 0,03 − в остальных, при наличии таких путей; 0,001 − при их отсутствии.

Вероятность эффективного срабатывания противопожарной защиты Р_п.з вычисляют по формуле

Рп.з. = 1− , (19.16)

где n − число технических решений противопожарной защиты в здании;

R_i − вероятность эффективного срабатывания i-го технического решения.

Для эксплуатируемых зданий (сооружений) вероятность воздействия ОФП на людей допускается проверять окончательно с использованием статистических данных по формуле

, (19.17)

где n − коэффициент, учитывающий число пострадавших людей;

Т − рассматриваемый период эксплуатации однотипных зданий (сооружений), год;

М_ж − число жертв пожара в рассматриваемой группе зданий (сооружений) за период;

N₀ − общее число людей, находящихся в зданиях (сооружениях).

Однотипными считают здания (сооружения) с одинаковой категорией пожарной опасности, одинакового функционального назначения и с близкими основными параметрами: геометрическими размерами, конструктивными характеристиками, количеством горючей нагрузки, вместимостью (числом людей в здании), производственными мощностями.

Для проектируемых зданий (сооружений) вероятность первоначально

оценивают по (19.3) при Р_Э, равной нулю. Если при этом выполняется условие Q_B ≤ , то безопасность людей в зданиях (сооружениях) обеспечена на требуемом уровне системой предотвращения пожара. Если это условие не выполняется, то расчет вероятности взаимодействия ОФП на людей следует производить по расчетным зависимостям, приведенным ранее.

Допускается уровень обеспечения безопасности людей в зданиях (сооружениях) оценивать по вероятности в одном или нескольких помеще-ниях, наиболее удаленных от выходов в безопасную зону (например, верхние этажи многоэтажных зданий).

В качестве примера рассмотрим план помещения, представленный на рисунке 19.2. Пожар происходит в коридоре, отсекая пути эвакуации из помещений № 1, 2, и 3. Эвакуация осуществляется из помещений № 1 и 2 через помещения № 3 наружу через запасный выход.

1. Определим плотность людского потока по выражению (19.8).

По таблице 19.1 найдём скорость людского потока:

D₁ = V_1табл. = 100 м/мин;

D₂ = V_2табл. = 100 м/мин;

D₃ = V_3табл. = 47 м/мин.

2. Определим расчётное время эвакуации по выражению (19.6) и (19.7):

t₁ = мин;

t₂ = мин;

t₃ = мин;

t_p = t₁ + t₂ + t₃;

t_p = 0,18 + 0,18 +0,2 = 0,56 мин.

3. Задаемся значениями времени от начала пожара до блокирования эвакуационных путей τ_бл и времени от начала пожара до начала эвакуации τ_н.э.:

τ_бл = 5 мин; τ_н.э.= 4,5 мин;

t_p < τ_бл; 0,56 < 5;

P_Э = 1–(1–P_Э.П.)·(1–P_Д.В.).

Так как эвакуация по наружным лестницам не осуществляется, то формула (19.4) примет следующий вид:

P_Э = 1 – (1–Р_Э.П.).

4. Определим вероятность эвакуации по формуле (19.5) с учётом того, что

t_p < τ_бл < t_p + τ_н.э., 0,56 < 5 < (4,5 + 0,56);

P_Э.П. = = 0,987.

5. Зададимся временем критической продолжительности пожара по каждому из ОФП (температуре Т, потере видимости (П.В.), пониженному содержанию кислорода О₂, токсичным продуктам горения (Т.Г.)):

= 20 мин; = 10 мин; = 15 мин; = 8 мин.

6. Необходимое время эвакуации определяем по минимальному значению t_кр, равному 8 мин.

t_н.б. = t_кр = = 8 мин; t_н.б. = мин.

7. Определяем вероятность предотвращения ОФП на людей по формуле (19.1), (19.2), (19.3), Q_n = 0,00001 – вероятность пожара в здании в год; P_П.З. = 0,99 – вероятность эффективной работы противопожарной защиты. Тогда получим

P_Э.П. = 0,987;

Р_Э = 1 – (1 – 0,987) · 1 = 1 – 0,013 = 0,987;

Q_В = Q_n · (1 – 0,987) · (1 – P_П.З.).

Расчётная вероятность воздействия ОФП на отдельного человека в год составит

Q_B = 0,00001· (1 – 0,987) · (1 – 0,99) = 1,3 · 10^-7 · 10^-2 = 1,3 · 10^-9.

Уровень обеспечения безопасности людей при пожарах отвечает требуемому, поскольку соблюдается условие Q_B < , т.е. 1,3 · 10^-9 < 10^-6.

Вероятность воздействия ОФП на людей в объекте составляет

Р_В = 1 – 1,3 · 10^-9.

Рис. 2. План эвакуации из помещения, О. Г. – очаг горения